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Nature子刊:牛奶蛋白成了补铁新选择

Update:2017-05-09From:学术经纬 Hot:

  

铁缺乏症是一个全球性的健康问题,总共影响着大约12亿人,其中女性受到的影响比男性更大。缺铁的典型症状包括工作效率低下、疲劳、贫血和头痛等。

对此,人们自然会想到补铁。不过,通过饮食或营养补充剂提高体内铁的水平并不是一个简单的问题。首先,这里的铁必需要以能被人体有效吸收的形式摄入。此外,铁本身是一种微量元素,在添加后往往会改变食物的色香味,使其不再那么吸引人。目前,硫酸亚铁(FeSO4)就是最常用的加入食物中的铁营养强化剂,然而这种盐往往会降低食物的口感。

如何才能造出一种高效又可口的铁营养强化剂呢?

最近,苏黎世联邦理工大学(ETH Zurich)的Raffaele Mezzenga和Michael B. Zimmermann教授开发了一种混合乳清蛋白纳米纤维和铁纳米颗粒而制成的胶体物质,可添加到的食物和饮料中作为铁营养强化剂,而又不影响口感。该成果发表在《自然》子刊《Nature Nanotechnology》上。

研究者首先将可从牛奶中大量提取的乳清蛋白加热至90℃使其变性,再将其置于强酸中水解,直至最终形成蛋白纤维。这些蛋白纤维会自组织形成更粗的蛋白质纳米纤维。

接下来就是加入铁元素的步骤。这是一个关键的过程,因为铁纳米颗粒通常不稳定,容易被氧化并在溶液中快速聚集,形成不容易混合到食物或饮料中的聚集体。不过,上述乳清蛋白纳米纤维就可对铁纳米颗粒起到稳定的作用。研究人员将氯化铁(FeCl3)加入到形成蛋白质纳米纤维的同一酸性溶液中。在那里,Fe3+离子先是生成直径约20纳米的铁纳米粒子,然后立即结合到乳清蛋白纳米纤维表面,并被乳清蛋白还原为Fe2+离子,最终形成易于被吸收的稳定胶体形式。

对缺铁大鼠的实验显示,这种新型补铁制剂能像FeSO4一样有效地克服大鼠的铁缺乏和相关的贫血等症状。大鼠胃中的酶可以彻底消化乳清蛋白纳米纤维,且胃中的强酸性条件可将铁纳米颗粒溶解,从而释放出铁离子。这些铁离子可迅速被吸收到血液中,用于产生新的红细胞

这种由铁纳米颗粒包被的乳清蛋白纳米纤维,可以粉末或液体的形式使用,可容易地添加到不同类型的食物中,同时不影响色香味。

乳清蛋白纳米纤维在之前还从未被用于食品添加剂中。从结构的观点来看,这一新型纤维类似于淀粉样蛋白纤维(amyloid fibril),后者在大脑中与阿兹海默氏病等神经退行性疾病的发生有关。为了验证其安全性,研究人员对摄入上述制剂两周后大鼠的脑、心脏、肾脏和其他器官样品进行了显微检测,以确认可能的未完全消化蛋白纤维会否积累在体内,并可能产生组织异常。

“在检查大鼠的器官组织时,我们没有发现任何纳米颗粒或纳米纤维积聚的迹象,没有引起器官变化,”Raffaele Mezzenga教授说道:“我们的新型铁补充剂有着巨大的潜力,能以一种经济而高效的方式成功地克服铁缺乏症。”

另一方面,用于制作这种新型铁营养补充剂的成分价格便宜,供应充足。乳清蛋白是乳制品行业常见的副产品,铁盐也价格便宜且易于取得,且制备过程可谓简单易行。因此,这种铁营养补充剂可以成为生活在贫困地区人群的良好选择。

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